KURU YÖNTEMLE KÖMÜR
ZENGİNLEŞTİRMENİN TÜRK KÖMÜRLERİNE
UYGULANMASI
Uğur TEKİR
Kasım, 2010 İZMİRZENGİNLEŞTİRMENİN TÜRK KÖMÜRLERİNE
UYGULANMASI
Dokuz Eylül Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Doktora Tezi
Maden Mühendisliği Bölümü Cevher Hazırlama Anabilim Dalı
Uğur TEKİR
Kasım, 2010
ii
UĞUR TEKİR tarafından PROF. DR. VEDAT ARSLAN yönetiminde
hazırlanan “KURU YÖNTEMLE KÖMÜR ZENGİNLEŞTİRMENİN TÜRK
KÖMÜRLERİNE UYGULANMASI” başlıklı tez tarafımızdan okunmuş, kapsamı
ve niteliği açısından bir doktora tezi olarak kabul edilmiştir.
Prof. Dr. Vedat ARSLAN
Danışman
Prof. Dr. Üner İPEKOĞLU Prof. Dr. Mehmet POLAT
Tez İzleme Komite Üyesi Tez İzleme Komite Üyesi
Prof. Dr. Volkan BOZKURT Doç. Dr. Mehmet TANRIVERDİ
Jüri Üyesi Jüri Üyesi
Prof. Dr. Mustafa SABUNCU Müdür
iii
Doktora çalışmamı yaptığım süre boyunca, bana her zaman destek olan mesleki gelişimime bilgi ve tecrübesiyle katkı sağlayan ve daima olumlu yaklaşımlarıyla beni yönlendiren danışmanın Sayın Prof. Dr. Vedat ARSLAN’a teşekkür ederim.
Doktora çalışmalarım süresince, çalışmalarımı yönlendiren ve katkıda bulunan doktora tez izleme komitesi üyeleri hocalarım Prof. Dr. Üner İPEKOGLU ve Prof. Dr. Mehmet POLAT’a teşekkür ederim.
Çalışmalarım boyunca bana sabır gösteren ve destek veren eşim Gökben TEKİR’e, sevgi ve ilgileriyle beni bugünlere getiren, eğitim ve yaşamım için hiçbir maddi ve manevi desteği esirgemeyen annem Bahriye TEKİR, babam Nazif TEKİR ve kardeşim Ümit TEKİR’e teşekkür ederim.
Deneysel çalışmalarımın her aşamasında bana teknik destek veren değerli SEAŞ çalışanlarına, laboratuarlarını açarak deneylerimi yapmama izin veren E.L.İ’ye teşekkür ederim.
iv
ÖZ
Yüksek kül ve nem oranına sahip düşük kaliteli kömürlerin büyük çoğunluğu termik santrallerde yakılarak enerjiye dönüştürülmektedir. Yüksek kül oranı, termik santrallerde kömürün hazırlama, taşıma, yakma ve kül barajlarına atılmasına kadar olan işlemlerin maliyetini arttırmaktadır. Maliyetleri azaltmanın yolu kömürün kül içeriğinin azaltılmasına bağlıdır.
Yaş yıkama ile kömürün kül oranındaki düşüşe bağlı olarak ısıl değerindeki artışın büyük bölümü kömürün yüzey nemi artışı ile kaybedilmektedir. Düşük kalitedeki kömürlerin çoğunda yan kayaç olarak bulunan kil mineralleri, yaş yöntemle yıkamayı olumsuz etkilemektedir. Yıkama işlemi sonucunda oluşan sulu atıkların kimyasal maddeler kullanılarak büyük havuzlarda dinlendirilmesi ile suyun geri kazanımı ek bir maliyet getirmektedir. Yıkama tesisinden çıkan ince taneli atıklar stoklandıkları alanlarda çevresel sorunlara neden olmaktadır.
Termik santrallerde verimli bir kazan işletmeciliği için kazana verilen kömürlerin
kalitesinin değişkenlik göstermemesi kazan dizayn değerlerine uygun stabil kömür verilmesi istenmektedir. Bu açıdan değerlendirildiğinde kömürün kül oranının kazan dizayn değerlerinin altına indirilmemesinin gerektiği sadece kömürle birlikte bulunan serbest haldeki taşların atılmasının yeterli olacağı anlaşılmaktadır.
Tüvenan kömürlerin kuru yöntemlerle zenginleştirilmesi sonucu kül miktarının bir miktar düşmesi kömürlerin hazırlama, taşıma ve atıkların depolama maliyetlerinin de azalmasına neden olacaktır. Ayrıca partikül madde, kükürt ve civa gibi emisyonların azalması ile atıkların çevre mevzuatlarına uygunluğu sağlanacaktır.
v
Özellikle zenginleştirme işleminde havanın kullanılması yaş yöntemlerde kullanılan suyun neden olduğu sorunların ortadan kalkmasını sağlamıştır.
Bu çalışmada kuru kömür zenginleştirme yöntemlerinin tarihsel gelişimi, mevcut teknolojik durumu ve ticari uygulamaları hakkında detaylı bilgi verilecektir. Ayrıca son yıllarda zenginleştirme ekipmanlarının performansını arttırmak için yapılan teknolojik çalışmalar değerlendirilecektir.
Deneysel çalışmalar kapsamında, soma kömür havzasında bulunan üç farklı kömür ocağına ait kömürlerin kuru yöntemlerle zenginleştirilebilirliği araştırılmıştır. Testlerde, gıda sektöründe bakliyatın içerisindeki taşı ayıklamak üzere kullanılan cihazın özelliklerine göre imal edilen pilot ölçekli cihaz kullanılmıştır. -10 mm tane iriliğinin altına kırılan kömürler 10-5, 5-3 ve 3-1 fraksiyonlarına elenerek ayrı ayrı zenginleştirme testlerine tabi tutulmuştur.
Elde edilen sonuçlar değerlendirildiğinde kuru yöntemle kömür zenginleştirmenin uygulanabilir olduğu ve özellikle termik santralde yakılmak üzere üretilen kömürlerin içerisinde serbest halde bulunan taşların atılması ile maliyetlerin azalacağı ve santral veriminin artacağı tespit edilmiştir.
Anahtar Sözcükler: Kömür Hazırlama, Kuru Kömür Zenginleştirme Yöntemleri,
vi
ABSTRACT
Substantial amount of low quality coals with high ash and moisture contents are burned in power plants to produce electricity. High ash ratio increases such operational costs as preparation, transportation and burning of the coal together with disposing of the ash to dams in power plants. Lowering the costs is directly related to lowering the ash content of the coal.
As the ash content of the coal is lowered by wet washing, a large amount of the heating value of the coal is also lost with the increases in the surface moisture of the coal. Clay which is present in low quality coals as a gangue mineral, affects wet washing performance adversely. The fine waste from the washing process needs to be rested in large pools with using some chemicals before reuse. Because of that, recycling the water requires extra costs. Fine grained wastes disposed from washing plants also cause significant environmental problems at points of disposal.
For an efficient boiler management in power plants, it is demanded that the coal used must have uniformity, and use of stable coals in accordance with the boiler design values is necessary. When evaluated from this perspective, it is clear that a lowering of the ash content below the boiler design parameters is not neccessary, that a reduction of the ash content by removing the free gangue minerals may suffice.
Lowering the ash ratio of raw coals directly using dry methods will also lower the preperation, loading and transportation costs of the coals. Furthermore, gangue produced will be more environmentally acceptable due to lower emissions of particulates, mercury and sulphur.
vii
benefication eliminates the problems caused by water used in wet methods.
In this study a detailed background will be presented about the historical development, the current technological status and the commercial practises of dry coal processing. More recent technological studies to improve the performance of the benefication equipments will also be evaluated.
Within the scope of experimental studies, amenability of various coals from three seperate mines in Soma mining basin to dry coal processing is investigated. A Pilot-scale equipment was fabricated for this purpose. The device works with the same principle as that used in food sector to remove stones from grains. Coals crushed below -10 mm are sieved into 10-5, 5-3 and 3-1 fractions, and were subjected to benefication tests separately.
When the results obtained are evaluated, it is seen that dry coal processing is applicable and eliminating the stones from coals aimed for power plants will reduce the costs and improve the efficiency of power plants.
Keywords: Coal Preparation, Dry Coal Cleaning Methods, Lignite
viii
Sayfa
DOKTORA TEZ SINAV SONUÇ FORMU ... ii
TEŞEKKÜR ... iii
ÖZ ... iv
ABSTRACT ... vi
BÖLÜM BİR – GİRİŞ ... 1
BÖLÜM İKİ - KURU YÖNTEMLE KÖMÜR ZENGİNLEŞTİRME ... 3
2.1 Genel ... 3
2.2 Gravite Esaslı Zenginleştirme Yöntemleri ... 3
2.2.1 Havalı Ağır Ortam Cihazları ... 4
2.2.2 Havalı Masalar ... 6
2.2.3 Havalı Jigler ... 24
2.3 Gravite Dışındaki Fiziksel Özellik Farkına Dayalı Zenginleştirme Yöntemleri... 31
2.3.1 Bradford Kırıcısı ... 32
2.3.2 Berrisford Ayırıcısı ... 33
2.3.3 Elle ve Otomatik Ayırma ... 34
2.3.4 Manyetik Ayırma Yöntemleri ... 35
2.3.5 Elektriksel Özelliğe Dayalı Yöntemler ... 41
BÖLÜM ÜÇ – DENEYSEL ÇALIŞMALAR ... 43
3.1 Genel Bilgi ... 43
3.2 İmalatı Yapılan İnce Kömür Zenginleştirme Test Cihazı ... 44
3.3 İmalatı Yapılan İri Kömür Zenginleştirme Test Cihazı ... 47
ix
3.5 Metot ve Test Yöntemleri ... 51
3.5.1 Kimyasal Analiz Yöntemleri ... 51
3.5.2 Yüzdürme Batırma Testi ... 51
3.6 Deneysel Çalışmalar ve Sonuçların Değerlendirilmesi... 53
3.6.1 Elek Analizi Sonuçları ... 53
3.6.1.1 Karanlıkdere Kömürünün Elek Analizi Sonuçları ... 54
3.6.1.2 Geventepe Kömürünün Elek Analizi Sonuçları ... 56
3.6.1.3 Işıklar Kömürünün Elek Analizi Sonuçları ... 57
3.6.2 Yüzdürme Batırma Testi Sonuçları ... 59
3.6.2.1 Karanlıkdere Kömürüne Ait Yüzdürme Batırma Testi Sonuçları 59 3.6.2.2 Geventepe Kömürüne Ait Yüzdürme Batırma Testi Sonuçları ... 62
3.6.2.3 Işıklar Kömürüne Ait Yüzdürme Batırma Testi Sonuçları ... 64
3.6.3 Kuru Kömür Zenginleştirme Testi Sonuçları ... 66
3.6.3.1 Karanlıkdere Kömürüne Ait Kuru Kömür Zenginleştirme Testi Sonuçları ... 67
3.6.3.2 Geventepe Kömürüne Ait Kuru Kömür Zenginleştirme Testi Sonuçları ... 72
3.6.3.3 Işıklar Kömürüne Ait Kuru Kömür Zenginleştirme Testi Sonuçları ... 76
3.6.3.4 -10 mm, -8 mm ve -6 mm Tane İriliğindeki Kömürlerin Kuru Kömür Zenginleştirme Testi Sonuçları ... 80
3.6.3.5 +10 mm Tane İriliğindeki Kömürlerin Kuru Kömür Zenginleştirme Testi Sonuçları ... 83
BÖLÜM DÖRT – SONUÇLAR ... 85
KAYNAKLAR ... 101
1
GİRİŞ
Türkiye’de 10,7 milyar ton linyit rezervi bulunmaktadır. Bu rezervin % 69,5’i 2000 kcal/kg’ın altında ısıl değere sahiptir (Elektrik Üretim Anonim Şirketi, 2008). Isıl değerinin düşüklüğü nedeniyle kömürlerin büyük çoğunluğu termik santrallerde yakılarak enerjiye dönüştürülmektedir.
Tüvenan olarak termik santral tarafından teslim alınan kömürler, santral içerisinde bulunan tesislerde kömür hazırlama işlemlerine tabi tutulmaktadır. Yüksek kül oranına sahip kömürler kırıcı zırhları ve çekiçlerinin, elek yüzeylerinin kısa zamanda aşınmasına neden olmaktadır. Kömür hazırlama işlemlerinden geçen kömürler öğütülmek üzere değirmenlere oradan da yakılmak üzere kazanlara beslenmektedir. Bu işlemler esnasında yüksek kül oranına sahip kömürler değirmenlerde ve kazan borularında aşınmalara, curuflaşma ve birikme problemlerine, santralın düşük yükte çalışmasına, iç ihtiyacın artmasına dolayısıyla üretim kayıplarına neden olmaktadır (Alderman ve Snoby, 2001).
Yüksek kül oranı, termik santrallerde kömürün hazırlama, taşıma, yakma ve kül barajlarına atılmasına kadar olan işlemlerin maliyetini arttırmaktadır. Maliyetleri azaltmanın yolu kömürün kül içeriğinin azaltılmasına bağlıdır.
Yaş yıkama ile kömürün kül oranındaki düşüşe bağlı olarak ısıl değerindeki artışın büyük bölümü kömürün yüzey nemi artışı ile kaybedilmektedir. Düşük kalitedeki kömürlerin çoğunda yan kayaç olarak bulunan kil mineralleri, yaş yöntemle yıkamayı olumsuz etkilemektedir. Ayrıca sulu ortamda zenginleştirme işlemine tabi tutulan kömürler daha sonra stokta kuruma esnasında çok büyük oranda ufalanmaya maruz kalmakta ve kayıpların yanında yükleme aktarma işlemleri zorlaşmaktadır.
Yıkama işlemi sonucunda oluşan sulu atıkların kimyasal maddeler kullanılarak büyük havuzlarda dinlendirilmesi ile suyun geri kazanımı ek bir maliyet getirmektedir. Yıkama tesisinden çıkan ince taneli atıklar stoklandıkları alanlarda çevresel sorunlara neden olmaktadır. Tesislerde zenginleştirme işlemi için büyük miktarlarda suya ihtiyaç duyulmaktadır. Kömür rezervinin bol bulunduğu bölgelerde yeterli suyun bulunmaması ve kışın sert geçtiği bölgelerde suyun donması tesislerin çalıştırılmamasına neden olmaktadır.
Kömür yıkama tesislerinin kurulması ve işletilmesi ek bir maliyet yükü olarak algılanmakta, ayrıca çevre ve diğer etkenlerden dolayı kömür yıkama işlemine termik santrallarda kullanılan kömürler açısından pek sıcak bakılmamaktadır. Ancak zenginleştirme yoluyla kömürün kül ve kükürt oranını düşürmenin termik santral işletmeciliği açısından birçok avantajı bulunmaktadır. Kömür yıkamanın getireceği ilave maliyet yükü, değirmen ve kazanların bakım ve onarım giderlerinin düşmesi ile dengelenebilmektedir.
Termik santrallerde verimli bir kazan işletmeciliği için kazana verilen kömürlerin kalitesinin değişkenlik göstermemesi kazan dizayn değerlerine uygun stabil kömür verilmesi istenmektedir. Bu açıdan değerlendirildiğinde kömürün kül oranının kazan dizayn değerlerinin altına indirilmemesinin gerektiği sadece kömürle birlikte bulunan serbest haldeki taşların atılmasının yeterli olacağı anlaşılmaktadır.
Tüvenan kömürlerin kuru yöntemlerle zenginleştirilmesi sonucu kül miktarının bir miktar düşmesi kömürlerin hazırlama, taşıma ve atıkların depolama maliyetlerinin de azalması neden olacaktır. Ayrıca partikül madde, kükürt ve civa gibi emisyonların azalması ile atıkların çevre mevzuatlarına uygunluğu sağlanacaktır.
3
KURU YÖNTEMLE KÖMÜR ZENGİNLEŞTİRME
2.1 Genel
Kuru yöntemle kömür zenginleştirmenin gelişimine bakıldığında, birçok aygıt ve yöntemi kapsadığı görülmektedir. Kuru ayırma yöntemleri, kömür ile yan kayaç arasındaki yoğunluk, sertlik, esneklik, ufalanma direnci, renk, elektriksel özellik ve manyetik duyarlılık gibi fiziksel özelliklerin farklılığından yararlanmaktadır. (Alderman ve Snoby, 2001).
Yoğunluk farkına göre zenginleştirmenin yapıldığı kuru yöntemler havayı kullandığı için bunlar havalı yöntemler olarak da adlandırılmaktadır. Bunun dışındaki yöntemler, diğer fiziksel özellikleri ya da bunların kombinasyonlarını temel almaktadır.
Bu bölümde, kuru kömür zenginleştirme yöntemleri, gravite esaslı ve gravite dışındaki fiziksel yöntemler olmak üzere iki ayrı grupta değerlendirilmiştir. Ayrıca kuru kömür zenginleştirme yöntemlerinin tarihsel gelişimi, mevcut teknolojik durumu ve ticari uygulamaları hakkında detaylı bilgi verilerek, son yıllarda zenginleştirme ekipmanlarının performansını arttırmak için yapılan teknolojik çalışmalar değerlendirilmiştir.
2.2 Gravite Esaslı Zenginleştirme Yöntemleri
Kuru ayırma yöntemlerinin büyük çoğunluğu ayırma ortamını ve kuvvetlerini oluşturmak için havayı kullanmaktadır. Bu pnömatik yöntemler, havalı ağır ortam cihazları, hava masaları ve hava jigi olarak gruplandırılabilir. Bunların içerisinde ticari açıdan en yüksek kullanım şansına hava jigleri sahiptir (Alderman ve Snoby, 2001; Donnelly, 1999).
2.2.1 Havalı Ağır Ortam Cihazları
1930’ların başında Fraser hava-kum prosesinde havayı 12 meş altı kumu akışkanlaştırmak üzere kullanmış ve böylece ağır ortam ayırmasını oluşturmuştur. Bu ekipmanın çalışma prensibi Şekil 2.1’de görülmektedir. 50-10 mm kömürün temizlenmesinde verimli olarak kullanılabildiği belirtilmektedir. Her 1 ton kömür için 3 ton civarında sistemde kum dolaştırılmakta ve ton başına yaklaşık 1,5 kg kum kaybı olduğu belirtilmektedir (Alderman ve Snoby, 2001).
Şekil 2.1 Fraser hava-kum ayırıcısı (Alderman ve Snoby, 2001).
Son yıllarda ABD ve Çin’de havalı ağır ortam ayırması üzerine çalışmalar yapılmıştır. ABD’deki çalışmalarda, laboratuvar ölçeğinde havalı manyetitli ağır ortam cihazı imal edilmiş ve testler yapılmıştır. Yapılan testler sonucunda cihazın ayırma performansının iyi olabilmesi için besleme malının dar tane iriliğinde olması gerektiği sonucuna varılmıştır (Alderman ve Snoby, 2001).
Çin’de, Maden ve Teknoloji Üniversitesinde Fan ve diğer. (2003) imalatını gerçekleştirdikleri 50 t/h kapasiteli havalı manyetitli ağır ortam cihazı ile 50-6 mm tane iriliğindeki kömürleri test etmişlerdir (Şekil 2.2). Havalı ağır ortamı oluşturabilmek için termik santrallarda yanma sonucu oluşan uçucu külleri manyetik zenginleştirmeye tabi tutmuşlardır. Buradan elde ettikleri manyetit (Fe3O4) ve
hematit (Fe2O3) minerallerini besleme malı ile cihazın içerisine vererek hava ile bu
minerallerin askıda kalması sağlanarak ağır ortam oluşturulmuştur. Cihaz içerisine verilen manyetit ve hematit miktarına göre ağır ortamın yoğunluğu 1,3 ila 2 g/cm3 arasında değişebilmektedir (Chen ve Yang, 2003).
Şekil 2.2 Hava-manyetitli ağır ortam ayırıcısı (Chen ve Yang, 2003).
Yapılan testlerde, 50 t/h kapasiteli cihaza kül oranı % 21,48 olan tüvenan kömür beslenmiştir. Zenginleştirme işlemi sonucunda kül oranı sırası ile % 9,8 ve % 79 olan temiz kömür ve artık elde edilmiştir. Verimin % 85 olduğu belirtilen bu çalışmada cihazın Ep değerinin de 0,05-0,07 arasında olduğu belirtilmektedir. Bu cihazın akım
şeması Şekil 2.3’de verilmektedir (Alderman ve Snoby, 2001; Chen ve Wei, 2003; Fan ve diğer., 2003; Xu ve Guan, 2003).
Basınçlı Hava
Temiz Kömür Artık Besleme
Malı Toz ve Hava Çıkışı Toz ve Hava
Şekil 2.3 Havalı ağır ortamla kömür temizleme devresi (Chen ve Yang, 2003).
2.2.2 Havalı Masalar
Hava ile çalışan gravite esaslı yöntemlerin bir diğeri olan hava masaları ilk olarak 1924’lerin başında New Mexico ve Oklahoma’da Suton, Sutton ve Steele masası (3-S) olarak kurulmuştur. Şekil 2.4’de verilmiş olan 3-S masası şekil ve çalışma prensibi olarak Deister masalarına benzemektedir. Ancak farkı su yerine hava kullanılmasıdır (Alderman ve Snoby, 2001).
Tüvenan Kömür Elek Elek Φ 50 mm Kırıcı Atıklar Basma Fanı Elle Ayıklama Toz Toplama Siklonu Torba Filtre Emme Fanı Toz Hava Hava Basma Fanı Φ 6 mm Elek Φ 6 mm Kurutucu Separatör Yüzen Temiz Manyetit Batan Elek Elek Elek Altı Elek Altı Temiz Kömür Artık Dağıtıcı Manyetik Separatör Demagnetizer İnce Kömür Kömür Devresi Olası Kömür Devresi Ağır Ortam Devresi Kirli Hava Devresi Hava Devresi Manyetit
Şekil 2.4 Havalı masanın şematik görünümü (Alderman ve Snoby, 2001).
Elek yüzeyi üzerine monte edilen çıtalar, artığı yönlendirmek için kullanılmaktadır. Havalı masada besleme malı kalitesi stabil olmalı, dar tane aralığında besleme yapılmalıdır. Çalışma şartlarının hassaslığı gereği kapasitesi düşüktür.
Saxon cleaner, çalışma prensibi gıda sektöründe taş ayıklayıcı (destoner) olarak kullanılan cihaza benzemektedir (Şekil 2.5).
Şekil 2.5 Saxon cleaner (Alderman ve Snoby, 2001).
Besleme Hafif Ürün Ara Ürün Ağır Ürün
Titreşimli ve eğimli elek üzerine dökülen malzemenin içindeki yüksek yoğunluktaki taneler vibrasyonun etkisi ile yukarı doğru taşınırken hava ile akışkanlaştırılmış olan düşük yoğunluğa sahip taneler graviteninde etkisiyle birlikte eleğin alt ucuna yönelerek cihazdan atılmaktadır.
2008 yılında Amerika’da Kentucky Üniversitesi Uygulamalı Enerji Merkezinde araştırmacı olarak görev yapan D.P. Patil başkanlığında, -6,35 mm (- ¼ inç) ince tane iriliğindeki kömürlerin kuru yöntemlerle zenginleştirilebilirliğini araştırmak üzere bir çalışma ekibi kurulmuştur. Üniversitenin öncülüğünde kurulan çalışma ekibinde bir kömür firması ve gıda sektöründe taş ayıklama işi yapan Bratney firması bulunmaktadır.
Patil ve diğer. (2008), Bratney firmasına ait havalı masa tipi cihazı kullanılarak Dotiki ve Warrior kömür havzalarına ait yüksek küllü kömürlerin zenginleştirilebilirliğini araştırmışlardır. Çalışmanın ilk aşamasında her iki kömür havzasını temsil edecek şekilde tüvenan kömür numuneleri alınmıştır. Alınan numuneler -6,35 mm’nin altına kırılarak elek analizine tabi tutulmuştur.
Elek analizi sonucunda oluşan, -¼ inç-6 mesh, 6-14 mesh ve -14 mesh fraksiyonlarından kimyasal analizler için numuneler alınmıştır.
Kentucky’nin batısında bulunan iki kömür havzasından (Dotiki ve Warrior) alınan numunelerin tane iriliğine göre kimyasal analiz sonuçları Tablo 2.1’de verilmektedir.
Tablo 2.1 Dotiki ve Warrior kömür havzalarına ait tüvenan kömürlerin kimyasal özellikleri (Patil, 2008). Kömür Havzası Tane İriliği Orijinal Baz Nem % Kül % Uçucu Madde % Sabit Karbon % Toplam Kükürt % Piritik Kükürt % Dotiki ¼ inç-6 mesh 3,54 29,17 30,23 37,06 3,92 2,55 6-14 mesh 3,65 24,41 31,97 39,97 4,19 2,75 -14 mesh 4,08 21,18 33,26 41,48 4,11 2,30 Warrior ¼ inç-6 mesh 4,66 22,48 33,27 39,59 3,69 2,05 6-14 mesh 5,17 21,62 33,48 39,73 3,68 1,84 -14 mesh 6,49 23,09 32,69 37,73 3,63 1,84
Tablo 2.1’de verilen sonuçlara göre Dotiki kömür havzasına ait ¼ inç-6 mesh tane iriliğindeki kömürlerin kül oranının % 29,17 olduğu ve diğer fraksiyonlara göre az da olsa yüksek olduğu görülmektedir. Bu verilere göre tane iriliği azaldıkça kömürün kül oranının azaldığı söylenebilir. Ayrıca ortalama piritik kükürt oranının % 2,53 olduğu ve toplam kükürdün tüm fraksiyonlara dengeli olarak dağıldığı görülmektedir.
Warrior kömür havzasına ait sonuçlara bakıldığında, kül oranlarının tüm fraksiyonlarda birbirine çok yakın değerlerde olduğu ve ortalama kül oranının % 22 olduğu görülmektedir. Kömürün toplam ve pritik kükürt değerleri incelendiğinde, % 2,05 oranı ile en yüksek piritik kükürt oranının ¼ inç-6 mesh fraksiyonunda olduğu görülmektedir.
Çalışmanın bundan sonraki aşamasında testlere geçilmiştir. Bratney firması tarafından bakliyatın içerisindeki taşları ayıklamak için kullanılan havalı masa tipi cihazın (Şekil 2.6) çalışma parametrelerinde değişiklikler yapılarak cihaz kömür için uygun hale getirilmiştir. Masa üzerinde bulunan eleğin açıklığı -14 mesh tane iriliğindeki kömürleri zenginleştirmeye uygun olmadığından testlerde, ¼ inç-6 mesh ve 6-14 mesh tane iriliğindeki kömürler kullanılmıştır.
Şekil 2.6 Laboratuvar tipi havalı masa (Patil, 2008). Kontrol Paneli
Besleyici
Çıkış Bunkerleri Elek Yüzeyi
Testlerin yapıldığı cihaz, enine ve boyuna açıları değiştirilebilen, üzerine malzemenin beslendiği eleğin bulunduğu dikdörtgen şekilli masadan oluşmaktadır. Eleğin altında bulunan fanlar sayesinde malzeme akışkanlaştırılmaktadır. Malzemenin elek üzerindeki hareketi frekansı 30-50 Hz arasında değişebilen vibratör motor yardımıyla sağlanmaktadır. Cihazın hemen yanına monte edilen kontrol panelinden besleme malı miktarı, vibratör motorun frekansı ve hava miktarları ayarlanabilmektedir (Patil, 2008).
Titreşimli besleyici ile elek üzerine beslenen kömürler vibrasyon ve havanın etkisiyle hareket etmektedirler. Cihazın eğimi ve elek üzerine monte edilmiş olan çıtalar yardımıyla yönlenen kömürlerin içerisinde bulanan yüksek yoğunluktaki malzemeler eleği en kısa yoldan terk ederken yoğunluğu düşük olan taneler elek üzerinde en uzun mesafeyi kat ederek eleğin diğer ucunda bulunan bunkerlere dökülmektedir (Şekil 2.7).
Şekil 2.7 Havalı masanın üstten şematik gösterimi (Patil, 2008).
Şekil 2.8’de temiz kömür ve artığın cihazı hangi noktadan terk ettiği görülmektedir. Ayrı ayrı bunkerlerde biriktirilen artık ve temiz kömürden numuneler alınarak kimyasal analizler yapılmıştır.
Besleme
Vibrasyon Yönü Çıtalar Kömür Temiz
Şekil 2.8 Testler esnasında masa üzerinden alınan görüntü (Patil, 2008).
Her iki kömür havzasına ait test ve kimyasal analiz sonuçları Tablo 2.2’de verilmektedir. Tablodaki verilere bakıldığında, Dotiki kömürüne ait her iki fraksiyonda yapılan testlerde elde edilen temiz kömür veriminin % 80 olduğu ve kül oranlarının da % 12 olduğu görülmektedir. Testler öncesinde toplam kükürt oranı % 4,19 olan 6-14 mesh fraksiyonunun, testler sonrasındaki toplam kükürt oranı % 1,4’e düşmüştür.
Tablo 2.2 Dotiki ve Warrior kömür havzalarına ait zenginleştirme testleri sonuçları (Patil, 2008).
Kömür Havzası Tane İriliği Orijinal Baz Besleme Malı Kül Oranı % Temiz Kömür Kül Oranı % Toplam Kükürt % Temiz Kömür Toplam Kükürt % Kömür Kazanma Verimi %
Dotiki ¼ inç-6 mesh 29,17 12 3,92 1,5 80
6-14 mesh 24,41 12 4,19 1,4 80
Warrior ¼ inç-6 mesh 22,48 10 3,69 2,83 78
6-14 mesh 21,62 9 3,68 2,80 86
Tablo 2.2’deki Warrior kömür havzasına ait test sonuçları incelendiğinde, en iyi sonuçların 6-14 mesh fraksiyonunda yapılan testlerden elde edildiği, temiz kömür kül oranının % 9 ve kömür kazanma veriminin % 86 olduğu görülmektedir. Toplam kükürt oranları, Dotiki kömürlerindeki kadar düşmese de, % 3,68 olan değer zenginleştirme testleri sonucunda % 0,88 azalarak % 2,80 olmuştur.
Artık
Patil ve diğer. (2008) yaptıkları çalışmalar sonucunda, Dotiki ve Warrior kömür havzasına ait ¼ inç-14 mesh tane iriliğindeki kömürlerin havalı masa tipi cihaz ile verimli bir şekilde zenginleştirilebildiğini tespit etmişlerdir. Söz konusu zenginleştirme yöntemi ocaktan çıkan kömürlere uygulanacak olursa kömür içerisinde bulunan taşlar azalacağından, hem taşımadan hem de daha sonra kömüre uygulanabilecek proseslerden kar edilebileceği tahmin edilmektedir.
Çalışma prensibi farklı olan diğer bir havalı masa tipi cihazda Çin’de TJMMC firması tarafında geliştirilmiştir. Firma yetkilileri, uzun zamandır üzerinde çalıştıkları cihaza FX pnömatik kömür zenginleştirme adını vermişlerdir. Cihaz üç ana bölümden oluşmaktadır. Bu bölümler, zenginleştirme işleminin gerçekleştiği bölüm, toz tutma ve hava kaynağının sağlandığı bölümler olarak adlandırılmaktadır (Series pneumatic coal cleaning system, b.t).
Cihaz ile yapılan testlerde, 25-80 mm tane iriliğinde veya 6-80 mm tane iriliğinde olup çoğunluğu ince kömür tanelerinden oluşan tüvenan kömürlerinin, kül ve kükürt oranlarının önemli miktarlarda azaltılabildiği tespit edilmiştir (Series pneumatic coal cleaning system, b.t).
Zenginleştirme işleminin gerçekleştirildiği masanın görüntüsü Şekil 2.9’da verilmektedir. Resimdeki masanın üst noktasından besleyici ile aşınmaya dayanıklı saç eleğin üzerine beslenen kömür taneleri, eleğe alttan verilen havanın etkisinde kalarak akışkanlaşmaktadır. Masanın eksantrik hareketi ve elek üzerine 7-12o açılarla eşit mesafede konumlandırılmış çıtalar yardımıyla yönlendirilen taneler yoğunluklarına göre masanın farklı noktalarında bulunan bunkerlere dökülmektedirler. Elek üzerine yerleştirilmiş olan çıtaların yükseklikleri besleme malı tarafından eleğin diğer ucuna doğru gidildikçe azalmaktadır (Series pneumatic coal cleaning system, b.t).
Şekil 2.9 Zenginleştirme işleminin gerçekleştirildiği havalı masa (Series pneumatic coal cleaning system, b.t).
Tablo 2.3’de firma tarafından imalatı gerçekleştirilen FX pnömatik kömür zenginleştirme cihazının farklı modellerinin teknik özellikleri verilmektedir (Series pneumatic coal cleaning system, b.t).
Tablo 2.3 FX pnömatik kömür zenginleştirme ünitesinin teknik özellikleri (Series pneumatic coal cleaning system, b.t).
Teknik Özellikler
Model FX-1 FX-3 FX-6 FX-9 FX-12 Kapasite, t/h 10-15 25-40 40-70 70-100 100-150
Besleme Malı Tane İriliği, mm 6-50 6-50 6-50 6-75 6-75
Masanın Alanı, m2 1,2 3,15 6,3 9,6 12,6
Masanın Ayarlanabilen Açıları (Boyuna) 4-11 4-11 4-11 4-11 4-11
Masanın Ayarlanabilen Açıları (Enine) 3-10 3-10 3-10 4-11 4-11
Toplam Elektrik Gücü, kW 28 75 150 250 380
Tabloda en gelişmiş cihaz olan FX-12’nin 150 ton/h kapasitede olduğu görülmektedir. Şekil 2.10’da tesis olarak görüntüsü verilen FX-12, 12,6 m2 elek alanına sahiptir. Toz tutma ünitesinin de bulunduğu tesiste motorların toplam gücü 380 kW’tır (Series pneumatic coal cleaning system, b.t).
Şekil 2.10 FX-12 pnömatik kömür zenginleştirme tesisi (Series pneumatic coal cleaning system, b.t).
Dünya’da endüstriyel boyutta en çok kullanılan havalı masa tipi, 1995 yılında Çin’de Tangshan Shenzhou firması tarafından tasarlanan FGX kuru kömür zenginleştirme cihazıdır. Firma laboratuvar ölçeğinde yapımını gerçekleştirdiği cihaz üzerinde çalışmalar yaparak teknolojisini geliştirmiş ve patentini almıştır (Fgx septech, b.t).
Son sekiz yılda Çin’in 25 bölgesinde 611 tane FGX kuru kömür zenginleştirme tesisi kurulmuş ve bunların yıllık toplam kapasitesi 170 milyon tona ulaşmıştır. Çin’in haricinde, ABD, Rusya, Güney Afrika, Kore, Endonezya, Ukrayna, Moğolistan ve Filipinler’de de FGX kuru kömür zenginleştirme tesisleri bulunmaktadır. Hindistan, Avustralya ve İran’dan gelen yoğun talepler sonucunda firma bu ülkelere ait kömürlerin endüstriyel anlamda testlerini gerçekleştirdiğini ve en kısa sürede bu ülkelerde de tesislerin kurulacağını belirtilmektedir (Fgx septech, b.t).
Bu tesislerin en çok yeraltı ve açık ocak işletmeciliği ile üretilen kömürlerin içerisinde bulunan serbest taşları atmak için maden sahasının hemen içerisine kurulduğu görülmektedir. Böylece ocakta üretim esnasında kömüre karışan serbest taşların herhangi bir yükleme ve taşıma işlemine tabi tutulmadan maden sahası içerisinde kalması sağlanmaktadır (Fgx septech, b.t).
Çin’de 20 adet kömür yıkama tesisinden önce ön temizleme ünitesi olarak kurulmuş tesislerde bulunmaktadır. Lavvar tesisinin kapasitesini arttırarak kömür yıkama maliyetlerinin düşmesini sağlamaktadır (Fgx septech, b.t).
Kömür rezervinin çok olduğu fakat suyun bulunmadığı ve kışın sert geçtiği kömür üretim sahalarının içerisine kurulan tesislerde mevcuttur. Termik santral sahası içerisine kurulan tesislerde, düşük kalorili kömürler kazana beslenemeden önce zenginleştirilmektedir. Serbest haldeki taşın atılması ile kırıcı ve değirmenlerde aşınmaların azaldığı dolayısıyla maliyetlerin azaldığı belirtilmektedir (Fgx septech, b.t).
Besleme malı tane iriliği 0-80 mm olan FGX kuru kömür zenginleştirme cihazlarının 10 farklı modeli bulunmaktadır (Dry separator, b.t).
Tablo 2.4 FGX kuru kömür zenginleştirme cihazının modelleri ve teknik özellikleri (Dry separator, b.t). Teknik Özellikler Model Besleme Malı Tane İriliği, mm Kapasite, t/h Max. Yüzey Nemi, % Masanın Alanı, m2 Verim, % Toplam Elektrik Gücü, kW FGX-1 0-60 8-10 <9 1 >90 25 FGX-2 0-60 18-20 <9 2 >90 60 FGX-3 0-80 25-30 <9 3 >90 74 FGX-6 0-80 50-60 <9 6 >90 147 FGX-9 0-80 75-90 <9 9 >90 274 FGX-12 0-80 90-120 <9 12 >90 328 FGX-18A 0-80 150-180 <9 9x2 >90 500 FGX-24A 0-80 180-240 <9 12x2 >90 656 FGX-24 0-80 180-240 <9 24 >90 790 FGX-48A 0-80 350-480 <9 24x2 >90 1560
Tesis kapasitelerinin 10-480 t/h arasında değiştiği görülen FGX modellerinin verimleri % 90’ın üzerindedir. Şekil 2.11’de Güney Afrika’da çalışmakta olan
FGX-12 kuru kömür zenginleştirme tesisi görülmektedir. FGX-120 ton/h kapasiteli tesis 300 m2’lik alana kurulmuştur (Dry separator, b.t).
Şekil 2.11 Güney Afrika’da kurulmuş olan FGX-12 kuru zenginleştirme tesisinin görüntüsü (Korte, 17 Temmuz 2009).
FGX tesislerinin kolay işletilebildiği, bakım maliyetlerinin düşük olduğu, ton başına işletme maliyetlerinin çoğu zaman 0,5-0,6 $ aralığında olduğu ve ilk kurulum maliyetlerinin aynı kapasitedeki yıkama tesislerinin 1/5-1/10’u kadar olduğu belirtilmektedir (Fgx septech, b.t).
Şekil 2.12 Amerika’da kurulmuş olan FGX-48 kuru zenginleştirme tesisinin görüntüsü (Fgx air table, b.t). Besleme Malı Bunkeri Toz Tutma Ünitesi Havalı Masa Emme Fanı
Ara Ürün Konveyörü Temiz Kömür Konveyörü Hava Çıkış Bacası
Ara Ürün Geri Dönüş Elevatörü
Zenginleştirme işlemi esnasında, ayırma sınır yoğunluğunun (d50) 1,85 g/cm3’ün
üzerinde olduğu ve ayırma hassasiyeti (Ep) değerlerinin de 0,2-0,3 aralığında olduğu
belirtilmektedir (Fgx septech, b.t).
Tüvenan kömürler bir besleyici yardımıyla Şekil 2.13’de görülen saç eleğin üzerine beslenmektedir. Elek tabanına oturan taneler vibrasyonun etkisiyle çıkış bariyerlerine çarparak ayırımın gerçekleştirildiği masanın arka tarafına açılı olarak konumlandırılmış olan panele doğru yönlenirler. Arka panelin, tanelerin hareketini yönlendirmesi ile tekrar çıkış bariyerine doğru yol alan tanelerin içerisindeki düşük yoğunluktaki kömürler çıkış bariyerini aşarak masa üzerinden ayrılmaktadır.
Şekil 2.13 Fgx havalı masaya ait görüntü (Honaker, 2007a).
Şekil 2.14’de tanelerin yoğunluk farkına bağlı olarak masayı hangi noktadan terk ettikleri görülmektedir. Masanın şekli, elek altından verilen havanın miktarı, vibrasyonun şiddeti ve genliği, elek üzerine yerleştirilen çıtaların konumu, masanın enine ve boyuna ayarlanabilen eğimi gibi cihazın çalışma parametrelerinin etkisinde kalan taneler masa üzerinde helisel hareket yaparak eleğin farklı bölümlerinde bulunan bunkerlere dökülmektedir.
Besleme Malının Girişi Arka Panel
Şekil 2.14 Ayırımın gerçekleştiği masanın şematik görünümü (Honaker, 2007b).
Şekil 2.15’de helisel harekete maruz kalan tanelerin hareket yönü görülmektedir. Elek içerisine beslenen tanelerin belli bir süre sonra yoğunluk farkına bağlı olarak tabakalaştığı ve tabakanın üst tarafında bulunan hafif kömür tanelerinin çıkış bariyerini aşarak masayı terk ettiği görülmektedir.
Şekil 2.15 Fgx havalı masanın A-A kesiti (Honaker, 2007b).
Çıkış bariyerinin yüksekliği ayarlanabilmektedir. Böylece Yatak kalınlığı kontrol edilerek temiz kömüre atığın karışması önlenmektedir. Ayarlanabilen hava miktarı ile malzemenin iyice gevşemesi ve akışkan hale gelmesi sağlanmaktadır. Eleğin eğimi hem enlemesine hem de boylamasına ayarlanabilmektedir. Elek üzerine
A-A Kesiti Vibratör Motor Besleme Malı Temiz Kömür Ara Ürün Artık Vibrasyonun Yönü Arka Panel Elek Çıkış Bariyeri Temiz Kömür Hava Kompartımanı Hava Borusu
yerleştirilen çıtaların yüksekliği ve konumu tanelerin hareketini etkilemektedir. Eleğe verilen vibrasyonun genliği ve şiddeti ayarlanabilmektedir. Örneğin, kül oranı yüksek olan kömürlerin zenginleştirilmesinde vibrasyon genliğinin arttırılması gerektiği yapılan testler sonucunda tespit edilmiştir (Fgx septech, b.t).
FGX kuru kömür zenginleştirme tesisi kolay monte edilebilir çelik konstriksiyondan oluşmaktadır. Tesisin kurulacağı yer tespit edildikten sonra zemine atılacak beton üzerine yaklaşık bir ay kadar sürede kurulabilmektedir. Suyun kullanılmadığı tesislerde, atık sorunları yaşanmamakta ve tesisten çıkan tozlar iki kademeden oluşan toz tutma üniteleri tarafından tutulmaktadır (Fgx septech, b.t).
GJ de Korte (2009) yaptığı çalışmada, Güney Afrika Mpumalanga ili sınırları içerisindeki Exxaro’s NBC madeninden üretilen kömürleri 10 t/h kapasiteli FGX cihazında test etmiştir (Şekil 2.16). Test de kullanılan kömürler cihaza beslenmeden önce 50 mm’nin altına kırılmıştır. Eleğin üzerine beslenen kömür miktarını kontrol edebilmek için vibratörlü besleyici kullanılmıştır.
Şekil 2.17’de test sonunda kömür ile artığın elek üzerindeki konumu görülmektedir.
Şekil 2.17 Testler sonunda elde edilen ürünlerin masa üzerindeki dağılım (Korte, 2009).
Tablo 2.5’de test sonucunda elde edilen değerler verilmektedir. Verimin yaş yıkamaya kıyasla düşük olduğu görülmektedir. GJ de Korte (2009), yüksek yoğunlukta yapılan zenginleştirme ile tüvenan kömürün kül oranının % 46,3’ten % 30,6’ya düştüğünü, termik santrala beslenen kömürlerin kalitesinin iyileşmesiyle birlikte santral veriminin de artacağını belirtilmektedir (Korte, 2009).
Tablo 2.5 NBC kömürlerine ait test sonuçları (Korte, 2009).
Besleme Malı Kül Oranı, % 46,3
Temiz Kömür Kül Oranı, % 30,6 Artığın Kül Oranı, % 60,2 Temiz Kömür Ağ. % 46,8 D50 1,797 Epm 0,267 Organik Verim, % 68,6
GJ de Korte (2009) çalışmasının sonunda, enerji üretiminde kullanılan kömürlerin söz konusu yöntemle zenginleştirilmesi ile tüvenan kömürün içerisinde bulunan temiz taşların atılmasıyla santralın çevresel etkilerinin ve Güney Afrika’nın yollarında taşınan kömür miktarlarının azalacağı belirtilmiştir.
Temiz Kömür Ara
Ürün
Kentucky Üniversitesinden R. Honaker ve arkadaşları (Development of a Novel Dry Coal Proccessing technology, 2006), endüstriyel teknoloji geliştirme programı kapsamında bir proje başlatmışlardır. Proje ekibi içerisinde, Virginia Teknik Üniversitesi, Massey Enerji, Peabody Enerji, Falkirk Maden Şirketi’de bulunmaktadır. Amerika’da kullanılan kömürlerin % 20’si proje ekibi içerisindeki üç maden şirketi tarafından üretilmektedir.
Bu projede, kuru zenginleştirme işleminin, kömür üretim prosesine adaptasyonu ile tüvenan kömür içerisinde bulunan yüksek yoğunluktaki minerallerin atılması sonucu kömürün kullanıma sunulmadan önce yükleme ve taşımadan elde edilecek net kar araştırılmıştır.
FGX kuru zenginleştirme cihazının Amerika’daki mümessili olan Eriez imalat
şirketinin teknik desteğini alan proje ekibi, çalışmalarında firmanın temin ettiği pilot ölçekli 5 t/h kapasiteli cihazını kullanmıştır.
Proje ekibi tarafından, Batı Virginia, Kuzey Dakota, Texas ve New Mexico’daki kömür Havzalarının her birinin 4-5 farklı damarından alınan numunelerin testleri yapılmıştır. Testlerde kullanılan linyit, yarı-bitümlü ve bitümlü kömürlerin içerisindeki yüksek yoğunluktaki mineral madde miktarları % 5-60 arasında değişmektedir (Development of a Novel Dry Coal Proccessing technology, 2006).
Batı Virginia’daki Merkez Appalachia yeraltı ocağına ait % 60 küllü Bitümlü kömürlerle FGX cihazında 15 ayrı test yapılmıştır. Cihazın çalışma parametrelerinde değişiklikler yapılarak yeniden testte tabi tutulan kömürlerden elde edilen sonuçlar Tablo 2.6’da verilmektedir. Tablodaki veriler incelendiğinde, sonuçların tekrarlanabilir olmadığı ancak 15. testte kömürün kül oranının % 12,63’e düşürülebildiği görülmektedir.
Tablo 2.6 Merkez Appalachia yeraltı ocağına ait test sonuçları (Honaker, 2007b). Test No Besleme Malı Kül Oranı, % Temiz Kömür Kül Oranı, % Ara Ürün Kül Oranı, % Atık Kül Oranı, % Ağ, % 1 50,00 19,46 83,38 89,03 53,5 2 51,69 34,05 87,08 89,51 66,5 3 54,88 29,09 78,19 87,75 48,4 4 48,27 25,75 80,42 89,92 55,9 5 51,58 25,97 78,41 91,37 58,8 6 46,70 17,87 68,21 88,34 44,5 7 50,84 16,84 55,11 87,30 34,6 8 54,33 15,53 62,70 87,02 34,0 9 38,05 29,02 82,04 89,80 58,5 10 50,18 19,69 78,26 90,09 51,1 11 45,88 34,50 86,30 91,09 66,7 12 49,93 12,88 72,51 90,13 46,10 13 47,14 13,96 57,02 88,90 37,3 14 51,69 14,78 71,90 87,95 43,4 15 47,87 12,63 73,30 89,38 42,9
2. ve 11. test sonuçlarına bakıldığında artık ve ara ürün kül oranlarının çok yüksek olduğu ve elde edilen temiz kömür oranının da % 66,5 ve % 66,7 olduğu görülmektedir. En yüksek atık miktarı % 33,5 ile 2. testte elde edilmiştir.
Proje ekibi tarafından cihaz tekrar 2. testteki çalışma parametrelerine ayarlanmıştır. Aynı kömürü kullanılarak 4 test daha yapan proje ekibi elde ettiği atık ve ara ürün miktarlarını tarttıktan sonra 1,6 g/cm3 yoğunlukta yüzdürme işlemine tabi tutmuştur. Elde edilen sonuçlar Tablo 2.7’de verilmektedir.
Tablo 2.7 1,6 g/cm3’de yapılan yüzdürme batırma sonuçları (Honaker, 2007b).
Test No
Ara Ürün ve Artık Miktarı, % Artık Miktarı, % Besleme Malına Göre Batan Miktar, % Besleme Malına Göre Yüzen Miktar, % Besleme Malına Göre Batan Miktar, % Besleme Malına Göre Yüzen Miktar, % 1 50,7 3,71 35,9 1,51 2 49,5 2,82 33,0 0,90 3 55,1 3,72 36,6 1,32 4 52,4 2,73 36,4 0,78
Tablodaki sonuçlardan, 4. testte 1,6 g/cm3 yoğunluğunda yüzdürme işlemine tabi tutulan artığın içerisinde besleme malına göre % 0,78 kaçak olduğu görülmektedir. Artık içerisindeki kaçak miktarının düşük olması zenginleştirme işleminin yüksek yoğunluklarda gerçekleştiğini düşündürmektedir.
Besleme malına göre artık ve içerisindeki kaçak miktarları % 36,4 ve % 0,78 kabul edilerek maliyet analizleri yapılmıştır (Tablo 2.8). Maliyet analizleri, 500 t/h kapasiteli FGX kuru zenginleştirme tesisinin bir yıl çalışacağı düşünülerek yapılmıştır.
Tablo 2.8 1 ton malzemenin taşınmasına karşılık gelen maliyet analizi (Honaker, 2007b).
Tesis Kapasitesi t/h 500 1 mil için
Taşıma Maliyeti 0,30 $/ton B.M Göre Artık
Miktarı, % 36,4
Taşıma Mesafesi,
mil 20 1 saatte Elde Elden
Artık Miktarı, t/h 500 x 0,364 = 182
1 ton için Toplam
Taşıma Maliyeti, 6 $ Tesisin Yıllık
Çalışma Saati, h 6000 Bir yıl için Taşımadan Elde Edilecek Net Kar, $
1,092,000 x 6 = 6.552.000
1 Yılda Elde Elden
Artık Miktarı, t 182 x 6000 = 1,092,000
Tesisin yılda 250 gün çalışmasına göre hesap yapıldığında yılda 1.092.000 ton serbest taşın herhangi bir yükleme ve taşıma işlemine maruz kalmadan maden sahasının içerisinde kalacağı görülmektedir. Kömürle birlikte temiz taşlarında maden sahasından 20 mil uzağa taşınacağı düşünülür ve 1 ton kömürü 1 mil uzaklıktaki mesafeye taşımanın maliyeti 0,30 $ olarak alınırsa bir yılın sonunda 6.552.000 $
boşuna harcanacaktır. Temiz taşların maden sahasında kalması ile hesaplanan miktar kadar yıllık kar olacaktır.
Tablo 2.9 Genel Maliyet analizi (Honaker, 2007b).
1 saatte Elde Elden
Artık Miktarı, t/h 182
FGX için İşletme
Maliyeti 0,50 $/ton B.M Göre Artıktaki
Kömür Miktarı, % 0,78
FGX’in Bir Yıllık
İşletme Maliyeti
0,50 $ x 500 x 6000 = 1.500.000 $
1 saatte Artıkla Birlikte
Atılan Kömür Miktarı, t 182 x 0,0078 = 1,42 Sonuç Tesisin Yıllık
Çalışma Saati, h 6000
Taşımadan Elde
Edilen Kar, 6,55 milyon $ 1 Yılda Elde Elden
Artık Miktarı, t 1,42 x 6000 = 8518
Kömür Kaybından
Dolayı Edilen Zarar, -0,43 milyon $ 1 ton Kömürün Satış
Fiyatı, 50 $ İşletme Maliyeti, -1,50 milyon $ Artıktaki Kömür
Nedeniyle Bir Yılda Edilen Zarar,
8518 x 50 = 425.880
Tablo 2.9’daki değerlerden 1 saatte tesisten 182 ton artık çıktığı ve bunun içinde besleme malına göre % 0,78 oranında kaçak yani kömür olduğu görülmektedir. 1 saatte artıkla birlikte atılan kömür miktarı hesaplandığında bu değerin 1,42 ton olduğu görülmektedir. Yine tesisin bir yılda 6000 saat çalışacağı varsayılırsa 1 yılda artıkla birlikte atılacak kömür miktarı 8518 ton olacaktır. Kömürün 1 tonu 50 $ ise 1 yılda 425.880 $’lık zararımız olacaktır.
Yukarıdaki maliyetlerin yanında birde 500 t/h kapasiteli FGX kuru kömür zenginleştirme tesisinin yıllık işletme maliyetini hesap etmek gerekecektir. 1 ton kömürün söz konusu tesiste zenginleştirilmesinin maliyeti 0,50 $’dır. Bu değeri tesis kapasitesi ile daha sonrada yıllık çalışma saati ile çarparsak tesisin yıllık maliyetinin 1.500.000 $ olduğunu bulunmaktadır.
Sonuç olarak, net karımızı hesap edebilmek için artıkların taşınmamasından dolayı elde edeceğimiz kardan, artıktaki kömür kaçağından dolayı elde ettiğimiz zarar ve tesisin bir yıllık işletme maliyeti çıkarılmalıdır. Hesaplamalar yapıldığında Tablo 2.9’da da görüldüğü gibi net karımız 4,62 milyon $ olmaktadır.
2.2.3 Havalı Jigler
Gravite esaslı çalışan havalı ayrıcılardan üçüncü grubu havalı jigler oluşturmaktadır. Havalı jiglerin ilki sayılabilecek Şekil 2.18’de verilen “Stump AirFlow Jig” 1932’de Earl Stump tarafından geliştirilmiştir.Makina eğimli, titreşimli ve elek şeklindeki yüzeyden oluşmaktadır. 2.5 kPa civarındaki basınçlı hava delikli yüzeye alttan verilmekte ve altta yoğunluğu yüksek taş, üstte hafif olanlar (kömür) olmak üzere tabakalaşma meydana gelmektedir.
Şekil 2.18 Stump AirFlow Jigi (Alderman ve Snoby, 2001).
Artık, yataktan elek yüzeyi boyunca yerleştirilmiş üç boşaltma ünitesi ile alınmaktadır. Yüzeyin sonunda dördüncü bir boşaltma sistemi ara ürün için yerleştirilmiştir. Çok sayıda taş çıkış düzeneği olması, yatak kalınlığının ve artık içeriğinin az olmasına neden olmaktadır. Bu nedenle de besleme ve çıkış bölgeleri arasında direnç farklılıkları meydana geldiği için elek yüzeyi altına seramik toplar konularak havanın kısa devre yapması engellenmeye çalışılmaktadır. Seramik topların oluşturduğu tabakanın kalınlığı besleme tarafından çıkış tarafına doğru artmaktadır (Alderman ve Snoby, 2001).
İlk cihazlar sadece 0,46 m x 0,61 m genişliğindedir. Ancak zamanla dizaynlar gelişmiş ve Super AirFlow makinaları 2,4 m genişlik ve 50-0 mm besleme için 135 t/h kapasiteye ulaşmıştır (Alderman ve Snoby, 2001).
1930’ların sonunda, seramik topların altında oluşan hava basıncı yardımıyla elde edilen mekanik hareketin havalı jige ait atık atma sistemini otomatik olarak devreye alması konusunda çalışmalar yapılmıştır. Yapılan denemeler sonucunda böyle bir dizayn değişikliğinin verimli olmadığı görülmüş ve bundan sonra yapılan cihazlarda tekrar manüel kontrole geçilmiştir (Alderman ve Snoby, 2001).
1979 yılında Amerika’nın Pennsylvania eyaletinde bulunan iki kömür hazırlama tesisindeki AirFlow Jig’lerinin performans testleri yapılmıştır. Kapasiteleri 135 t/h olan jiglerin, besleme malı tane irilikleri 25-0 mm ve 50-0 mm’dir. Yapılan testler
sonucunda, yaş yöntemlere göre artığa giden kömürün çok büyük miktarlarda olduğu tespit edilmiştir (Alderman ve Snoby, 2001).
Kapasitenin yüksekliği nedeniyle kuru yöntemler içerisinde en popüleri havalı jigler olmuştur. Ancak, daha düşük küllü kömür eldesinin hedeflenmesi nedeniyle, yaş yöntemlere geçiş olmuş ve ABD’de son havalı jig 1990’da devre dışı bırakılmıştır (Alderman ve Snoby, 2001; Donnelly, 1999).
Havalı jiglerin gelişmiş bir modeli Allair jig’dir. Şekil 2.19’da görülen AllAir jig’de hava tüm jig yüzeyine dengeli dağılmakta ve ürün çıkışları sadece jig sonundaki tek noktadan olmaktadır. Bu sayede jig üzerinde uygun engelli çöküş klasifikasyonu ve ara boşluklardan sızma ayrışması düzgün bir şekilde gerçekleşebilmektedir.
Allmineral firması tarafından tasarlanıp üretimi yapılan Allair jig ile su kullanılmadan linyit ve taş kömürünün kül ve kükürt oranları azaltılabilmektedir. Söz konusu cihazın en büyük avantajı, düşük maliyetlerle kömür kalitesinde ciddi artışların sağlanabilmesidir (Horn ve Short, 2003).
Şekil 2.19. Allair Jigi (Horn ve Short, 2003).
Endüstriyel boyutta ilk tesis 2002 yılının Eylül ayında Amerika’da Ohio eyaletinde bulunan Holmes Kireçtaşı Firmasına kurulmuştur. Şekil 2.20’de görülen 50-0 mm tane iriliğindeki taş kömürlerin zenginleştirildiği tesisin kapasitesi 100 t/h’dir (Horn ve Short, 2003).
Besleme Malı Vibrator Motorlar Sabit Hava Girişi Pulsasyonlu Hava Girişi Artık Temiz Kömür
Şekil 2.20 100 t/h kapasiteli Allair Jig tesisi (Horn ve Short, 2003).
Allair jig, geleneksel sulu jigin tasarım ve çalışma prensiplerine göre dizayn edilmiştir. Tüvenan kömürün içerisinde, tane iriliği birbirine yakın fakat farklı yoğunluğa sahip taneler bulunmaktadır. Allair jig’de, tanelerin birbirlerine sürtünmeleri engellenerek aynı özgül yoğunluğa sahip olanların tabakalaşması sağlanmaktadır. Sulu jigler’de tabakalaşma ise, elek üzerine beslenen tanelerin suya verilen emme ve basma hareketi ile sağlanır (Weinstein ve Snoby, 2007).
Yıldız tipi besleyici ile elek üzerine taneler dengeli bir şekilde beslenmektedir. Eleğin altından verilen biri sabit diğeri pulsasyonlu olan havanın etkisinde kalan taneler tabakalaşmaya başlamaktadır. Sabit hava ile tabakanın sürekli gevşek kalması sağlanırken belli aralıklarla jig içerisine verilen pulsasyonlu hava ile tanelerin yukarıya doğru hareket etmesi sağlanır. Kısa bir süre sonra altta yoğun üstte hafif tanelerden oluşan bir tabakalaşma oluşmaktadır. Elek üzerinde oluşan bu yatağın jigin çıkış tarafına doğru hareketi, eleğe vibratör motorlar tarafından (Şekil 2.21) verilen vibrasyon yardımıyla gerçekleşmektedir (Horn ve Short, 2003).
Şekil 2.21 Eleğe titreşim veren vibratör motorlarının görüntüsü (Allair Jig, b.t).
Eleğe vibratör motorlar ile verilen vibrasyonun genliği ve hızı, eleğin eğimi, bir valf ile kontrol edilen pulsasyonlu havanın genliği tabakalaşmayı etkileyen en önemli faktörlerdir (Allair Jig, b.t).
Yoğunluk analizi sensörü ile tabakalaşmış tanelerin ara yüzeyinin yoğunluk değerleri düzenli bir şekilde ölçülerek bilgisayara aktarılmaktadır (Şekil 2.22). Yoğunluk analizi sensörü tarafından ara yüzeyden ölçülen değerlerde bir artış olduğunda eleğin sonuna dizayn edilmiş olan yıldız tipi çıkarıcı devreye girerek yoğunluğu yüksek olan tanelerin jig içerisinden atılması sağlanmaktadır (Allair Jig, b.t).
Allair jig’e beslenen tanelerin dağılımı ve yoğunlukları net bir tabakalaşmanın olmasını etkileyen faktörlerdir. Jig’de verimli bir ayırım gerçekleştirebilmek için mümkün olan en iyi tabakalaşmayı sağlamak gerekmektedir. Bunu gerçekleştirebilmek için besleme malının özelliklerine göre Jig’in işletme parametreleri ayarlanabilmektedir (Horn ve Short, 2003).
2002 yılı başlarında Amerika’da, Allmineral Firması ile Holmes Kireçtaşı Firması’nın yetkilileri 6 ay süre ile 50 t/h kapasiteli pilot ölçekli Allair jig cihazında taş kömürün zenginleştirebilirliğini araştırmışlardır. Testler sonunda cihazın verimli çalıştığına ikna olan Holmes Firması yetkilileri, 100 t/h kapasiteli tesisin alımı için Allmineral Firmasına siparişte bulunmuşlardır. 2002 yılının Eylül Ayında devreye giren tesis halen çalışmaktadır. Piyasanın talep ettiği kalitedeki kömürün kolaylıkla sağlanabildiği tesiste, torba filtreler tarafından tutulan tozlarda kalitesine göre değerlendirilmektedir (Horn ve Short, 2003).
Aşağıdaki tablo’da Holmes Firmasına ait 100 t/h kapasiteli tesisin işletilmesi sırasında alınan numunelerin sonuçları verilmektedir. Tablo 2.10’daki verilerden tesise beslenen 50-0 mm tane iriliğindeki taş kömürünün kül oranının % 15,22 olduğu görülmektedir. Nem oranı % 5,92 olan kömürün toplam kükürt oranı da % 4,24’dir.
Tablo 2.10 100 t/h kapasiteli Allair Jig tesisinin işletme sonuçları (Horn ve Short, 2003).
Tane İrliği, 50x0 mm
Ağ, % Nem, % Kül, % Toplam Kükürt, % Kalori, kJ/kg Besleme Malı 100 5,92 15,22 4,24 26480
Temiz Kömür 88 5,83 10,93 3,23 28287
Artık 8 5,40 60,77 15,43 7833
Toz 4 9,02 18,56 3,96 24028
Zenginleştirme işlemi sonunda ağırlıkça % 88 oranında elde edilen temiz kömürün kül oranı % 10,93 değerindedir. Ağırlıkça % 8 ve % 4 oranında artık ve toz elde edilmiştir. Toplam kükürt oranı yaklaşık % 25 azalarak % 3,23 değerine düşmüştür.
Holmes Firması’na 100 t/h kapasiteli tesis kurulmadan önce testler yapmak üzere Allmineral Firması tarafından temin edilen 50 t/h kapasiteli pilot ölçekli cihazda zenginleştirme işlemine tabi tutulan linyit kömürünün sonuçları Tablo 2.11’de verilmektedir (Horn ve Short, 2003).
Tablo 2.11 50 t/h kapasiteli pilot ölçekli Allair Jig cihazında yapılan test sonuçları (Horn ve Short, 2003).
Tane İrliği, 50x0 mm
Ağ, % Nem, % Kül, % Toplam Kükürt, % Kalori, kJ/kg Besleme Malı 100 29,91 20,09 0,95 13939
Temiz Kömür 69 32,40 12,73 0,88 15497
Artık 9 19,75 59,33 1,70 4563
Toz 22 26,27 27,09 0,87 12885
Taş kömürüne kıyasla daha fazla nem içeriğine sahip olan kömürün besleme malı nem oranı % 29,91’dir. Ağırlıkça % 69 oranında ve % 12,73 kül oranında temiz kömürün elde edildiği testte, artık ve toz oranları da sırası ile % 9 ve % 22 olarak gerçekleşmiştir. Toplam kükürt oranındaki azalmanın taş kömüründeki değerlere ulaşmadığı % 0,95 olan değerin yaklaşık % 7 azalarak % 0,88 değerine düştüğü görülmektedir.
2.3 Gravite Dışındaki Fiziksel Özellik Farkına Dayalı Zenginleştirme Yöntemleri
Gravite dışındaki kuru kömür zenginleştirme yöntemlerinde, kömür ile yan kayacın sertlik, renk, esneklik, elektriksel özellik, manyetik duyarlılık, sürtünme direnci gibi fiziksel özelliklerindeki farklılığından yararlanılmaktadır.
Aşağıda geçmişte kullanılmış yada günümüzde kullanılmakta olan söz konusu cihazların tarihsel gelişimi, çalışma yöntemleri ve teknolojik gelişmeleri hakkında bilgi verilecektir.
2.3.1 Bradford Kırıcısı
1893 yılında endüstriyel kullanıma giren, bugün Rotary Breaker olarak ta bilinen Bradford kırıcısında, kömür ve yan kayacın kırılganlık farkından yararlanılarak selektif kırma gerçekleştirilmektedir (Alderman ve Snoby, 2001).
Kırıcı içine giren iri tüvenan kömür taneleri raflar tarafından üst noktaya kadar kaldırılır ve buradan sert plaka yüzeylere düşmesi sağlanır. Yan kayaca göre daha kırılgan olan kömür ufalanarak plakalardaki deliklerden aşağı düşerken (Şekil 2.23), iri boyutta kalan yan kayaç kırıcı çıkışından dışarı atılır. (Alderman ve Snoby, 2001). Bradford kırıcısı ülkemizdeki bazı tesislerde mevcuttur.
Şekil 2.23 Bradford tipi döner kırıcı (Handbook of crushing, b.t).
Bradford kırıcısı dışında kömür ve yan kayaç arasındaki aşınma ve kırılganlık benzeri özelliklerden yararlanarak bir ön temizleme sağlayan çeşitli yöntemler üzerinde araştırmalar sürdürülmüştür. Bunlardan kömür ve yan kayacın aşınma farklılığına dayalı aygıtlar 1868’de imal edilmeye başlanmıştır. 1898’de imal edilen Pardee spirali, 1903’te imal edilen Langerfield separator bunların önemlileridir (Alderman ve Snoby, 2001).
2.3.2 Berrisford Ayırıcısı
Berrisford ayırıcısı 1925’te ortaya çıkan ve sadece sürtünme katsayısı farkından değil aynı zamanda esneklik ve özgül ağırlık farkından da yararlanarak kömür ve yan kayacın birbirinden ayrılması için gerekli ortamın oluşturulduğu bir cihazdır (Alderman ve Snoby, 2001).
Şekil 2.24’de görüldüğü gibi Berrisford ayırıcısı parlatılmış bir cam plakadan oluşmaktadır. Mineral maddeler bu yüzeyden aşağı doğru daha düşük hızlarda kayma eğilimi gösterirken, daha az direnç gösteren kömür tanecikleri aşağı doğru daha hızlı yol alırlar. Sonuç olarak, aşağıya doğru daha hızlı yol alan kömür tanecikleri Şekil 2.24’de gösterildiği gibi ayrı hareket ederek yan taşından ayrılırlar. Teorisinden de anlaşıldığı üzere her taneciğin cam plaka ile temas etmesi gerekmektedir. Bu nedenle de kapasitesi oldukça düşüktür (Alderman ve Snoby, 2001).
Şekil 2.24 Berrisford Ayırıcısı (Alderman ve Snoby, 2001).
Dağıtıcı Kutu
Parlatılmış-Sertleştirilmiş Plaka
Hava Kaynağı
Titreşimli Besleme Oluğu Tüvenan Kömür Bunkeri Artık Temiz Kömür Ara Ürün
2.3.3 Elle ve Otomatik Ayıklama
Parça olarak kullanılan ve renk farkı ile kolay ayrılabilen tüm cevherlerde olduğu gibi kömürde de ayıklama ile zenginleştirme uygulanmıştır. Ayıklama elle ve otomatik olmak üzere iki yolla yapılabilmektedir.
Elle ayıklama günümüzde düşük yatırım gideri nedeniyle bazı işletmelerde hala uygulanmaktadır. Otomatik ayıklamada ise bu amaçla geliştirilmiş çeşitli aygıtlar mevcuttur.
Otomatik ayıklama 20. yüzyıl başlarından sonra araştırılmaya başlanmış bir yöntemdir. Çalışmalar, elektrik, x-ışını, optik tanımlama, elektromanyetik tanımlama gibi yöntemler üzerinde yoğunlaşmaktadır. Geliştirilmiş ve patent alınmış birçok yöntem vardır. Ancak bunlar çeşitli sorunlar nedeniyle uygulamada yer bulamamışlardır. Otomatik ayıklayıcının çalışma prensibi Şekil 2.25’de görüldüğü gibidir.
Şekil 2.25 Otomatik ayıklama sisteminin şematik görünüşü.
Sensör
Bilgi İşlem
Basınçlı Hava Üfleyen Nozul
2.3.4 Manyetik Ayırma Yöntemleri
Manyetik ayırma ile kömürün kül oranının düşürülmesi çalışmalarında iki yol izlenmiştir. Birinci yöntemde bazı ön hazırlıklardan sonra doğrudan manyetik alanda kömürün kül oranı düşürülmeye çalışılmıştır. İkinci yol ise kömürün ya tamamen ısıl işleme tabi tutulması (karbonizasyon), ya da mikro dalga ile seçimli mineral madde etkileşiminden sonra manyetik ayırma işlemidir (Liu ve Lin, 1976).
Birinci yöntemde mineral maddelerin organik yapılı kömüre nazaran daha fazla manyetik duyarlılığa sahip olmasından yararlanılmaktadır. İnce kömür bir akım halinde güçlü bir manyetik alandan geçirilirken mineral maddelerin bir kısmı manyetik alana doğru yönlenerek kömürden ayrılabilmektedir. Bu teknoloji ticari olarak kullanım şansı bulamamıştır (Alderman ve Snoby, 2001; Liu ve Lin, 1976).
Araştırmacılar manyetik ayırmada verimi artırabilmek için çalışmalar yapmışlardır. Piriti, kömürden ayırabilmek için yüksek alan şiddetli manyetik separatörler kullanılmıştır. Ayırma işleminin zor gerçekleştiği güçlü mıknatıslara ve geniş manyetik alanlara ihtiyaç olduğu belirtilmektedir. Ayırma verimini arttırmak için kömürle birlikte bulunan düşük manyetik hassasiyete sahip (paramanyetik) pirit taneleri yüksek manyetik hassasiyetli tanelere dönüştürülmektedir. Piritin manyetik hassasiyetini yükseltmek için ısıtılması gerekmektedir. Piritle birlikte kömürde ısınacağından piroliz işlemi sonucu enerji kaybı olacaktır. Bu sorunu çözebilmek için en iyi yöntem pirit tanelerinin selektif olarak ısıtılmasıdır. Bunu gerçekleştirebilmek için piritin kömüre göre elektromanyetik enerjiyi daha iyi absorplaması ve daha hızlı ısınması gerekmektedir. Başka bir yolda kömür içerisindeki pirit tanelerinin bir bölümünün selektif olarak ısıtılarak manyetik hassasiyeti daha yüksek olan pirotite tanelerine dönüştürmektir. Blumh ve diğer. (1986) radyo frekans alanını kullanarak pirit tanelerini selektif olarak ısıtmışlardır. Bu işlemin sonunda pirotite dönüşen pirit oranının % 1 olduğunu hesaplamışlardır (Bluhm ve diğer., 1986).
Mikrodalga ile selektif olarak ısıtılan piritin kısa sürede manyetik monoklinik pirotite dönüştüğü görülmüştür. Bu işlemden sonra da manyetik ayırmaya tabi
tutularak kömürün desülfürizasyonu tamamlanmaktadır (Bluhm ve diğer., 1986; Kelland ve diğer., 1988).
Bazı araştırmacılar ise yüksek alan şiddetli separatörleri kullanarak denemeler yapmışlardır. Maxwell ve Kelland (1978) söz konusu manyetik ayırıcıların sulu ortamda başarılı bir şekilde piriti ayırabildiğini ancak kuru yöntemle ayırmanın çok zor olduğunu belirtmişlerdir (Kelland, 1982; Liu ve Lin, 1976; Maxwell ve Kelland, 1978).
Son zamanlarda kömür zenginleştirmede manyetik yöntemlerin kullanıldığı yeni bir metot geliştirilmiştir. Adına MagMill prosesi verilen bu yöntem, değirmende öğütülemeyen mineral maddelerden oluşan zenginleştirilmiş bir hava akımının kuru manyetik ayırıcıdan geçirilmesi ile manyetik minerallerin atıldığı, zenginleştirilen kömür tanelerinin istenilen tane iriliğine öğütülmek üzere tekrar değirmene beslendiği bir sistemden oluşmaktadır (Oder, 2002).
Oder (2002) makalesinde, 90 kg/h kapasiteli ilk prototip MagMill prosesinin dizaynı ve çalışması hakkında bilgi vermektedir. Şekil 2.26’daki Alpha prototip MagMill olarak adlandırılan ilk sistem çekiçli değirmenden ve ExportTech firmasına ait 90 kg/h kapasiteli paramanyetik ayırıcıdan oluşmaktadır (Oder, 2002).
Söz konusu sistemde, mineralce zengin akım sisteme eklenmiş bir manyetik ayırıcıya gönderilmekte paramanyetik mineraller ayrıldıktan sonra manyetik olarak temizlenmiş akım tekrar değirmene dönmektedir.
Şekil 2.26 Alpha Prototip MagMill Prosesinin şematik görünüşü (Oder, 2002).
Sistemin güvenliği için sınıflandırma siklonunun alt akımının çıkışına azot gazı verilmektedir. İşletme parametrelerinden, besleme malı miktarı, değirmenden çıkan iri tane oranı, manyetik ayırıcıdan çıkan atık miktarı, hava akımı içerisindeki oksijen miktarı, prosesten çıkan ürün miktarı, saf azot miktarı ve hava akımının basıncı sürekli olarak ölçülerek kontrol edilmektedir (Oder, 2002).
Oder ve diğer. (2008) makalelerinde, ticari ölçekli ilk MagMill ünitesinden elde ettikleri sonuçları raporlandırmışlardır. Vicksburg’da Detroit Edison Enerji petrokok öğütme işletmesine ek ünite olarak kurulan MagMill prosesinde testler yapılmıştır. Selektif olarak kuru elemenin yapıldığı ve manyetik ayırıcıdan oluşan MagMill ünitesi işletme içerisinde bulunan değirmenlere entegre edilmiştir (Şekil 2.27).
Besleme Ürün İnce Ürün Sınıflandırma Siklonu Ürün Siklonu Oksijen Ölçer Değirmen Ürünü Basma Fanı Torba Filtre Manyetik Ayırıcı Manyetik Atık Gaz Dönüşü N2 Gazı İri Dönüşü Elek İri ürün Çıkışı
Şekil 2.27 Değirmenlere entegre edilen MagMill ünitesi (Oder ve diğer., 2008).
Şekil 2.27’de görülen portakal renkli konstrüksiyon, içerisinde separatörlerin bulunduğu MagMill ünitesidir. Ünite, 3 t/h kapasiteli CE Raymond bilyalı değirmene bağlanmıştır (Oder ve diğer., 2008).
Testlerde, bilyalı değirmenden çıkan 8 x 100 mesh tane iriliğindeki kömürler, MagMill ünitesine zenginleştirilmek üzere beslenmiştir. + 8 mesh ve – 100 mesh tane iriliğindeki kömürler tekrar değirmene gönderilmiştir. Tablo 2.12’de testte tabi tutulan Freeport tüvenan kömürlerinin kimyasal analiz sonuçları verilmektedir.
Tablo 2.12 Freeport tüvenan kömürlerinin analiz sonuçları (Oder ve diğer., 2008).
Kül Oranı, % 27,75
Toplam Kükürt Oranı, % 2,01
Isıl Değeri, Btu/Lb 10,810
Temiz Kömür Ağ. % 46,8 Civa, µg/g 0,3 Karbon, % 60,72 Hidrojen, % 3,94 Azot, % 1,1 Kükürt, % 2,01 Oksijen, % 4,47 Sülfatik Kükürt, % 0,01 Piritik Kükürt, % 1,46 Organik Kükürt, % 0,54
